小说的3 d模型研究细菌的运动

螺旋形细菌幽门螺杆菌是常见的和麻烦的。

超过13%的美国人幽门螺旋杆菌感染,尽管利率随年龄、种族和社会经济地位。微生物利用corkscrew-like尾巴大前锋通过粘滞液体,如胃粘液。当它到达胃上皮的墙,它可以导致从溃疡癌症。

在一项新的研究中发表的物理评论快报FAMU-FSU工程学院的研究人员创造了一个3 d模型的细菌,以更好地了解其运动,希望破解代码管理生物体的能动性和开发替代治疗感染,如加强胃粘液屏障,对抗细菌。

“世界各地的人们有溃疡治疗用抗生素,因为抗生素杀死细菌,但它是一把双刃剑,”研究作者说哈迪Mohammadigoushki,副教授的化学和生物医学工程。“如果我们了解这些细菌,我们可以为治疗提供其他的解决方案。”

在实验中,研究小组将一个模型在高粘度聚合物凝胶的细菌,所谓的屈服应力流体的一个例子。这些液体像固体小压力下但流像液体以外的一个关键压力点。

然后他们用磁场旋转三维模型,模拟微生物的行为。利用粒子跟踪和成像技术,研究人员测量了细菌和可视化的速度分布和密度的液体流动。

研究人员发现细菌必须克服两个关键阈值:旋转所需的扭矩游泳模型和模型所需的力推动前进。

“我们发现,如果尾部推进太弱,细菌仍困在凝胶,“Mohammadigoushki说。“如果力足够强大可以穿透凝胶。这就像当你钻螺丝到一个坚实的墙。如果你的钻不足够强大,你没有足够的力量把螺钉,它不会穿透墙壁,但适量的力量,它可以突破。”

允许的游泳动作和力量幽门螺旋杆菌也适用于更大的对象,如土壤中蚯蚓,洞穴,各种寄生虫和更多。

“如果我们了解细菌成功转移到攻击我们的身体,我们可以使用这些信息无论什么我们可以想象,“说Kourosh Shoele,机械工程系助理教授。

Shoele多学科研究团队的一部分,是计算科学的专家。他解释说从自然中学习如何更好地响应从机械和生物系统。

“在未来,我们可以设计一个微型机器人能够提供一种药物在体内的特定位置,在对抗白血病和其他疾病方面,“Shoele说。“或者我们可以使用游泳运动和力的设计微型机器人,等等幽门螺旋杆菌在沙滩上,可以深入挖掘探索水或油。可能性是无限的。”

参考:Nazari F, Shoele K, Mohammadigoushki h .屈服应力流体螺旋运动。物理评论列托人。2023,130 (11):114002。doi:10.1103 / PhysRevLett.130.114002

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